基于GPU統(tǒng)一計算架構(gòu)平臺的實時陰影算法研究.pdf

1、近年來，計算機(jī)圖形學(xué)有了巨大的發(fā)展，隨著應(yīng)用需求的不斷增加，人們對真實感圖形渲染的需求也與日俱增，其中陰影生成是不可或缺的重要方面。隨著GPU處理能力不斷增強(qiáng)，原來由CPU處理的大部分?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)在可以由GPU處理。但是，GPU和CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著巨大區(qū)別，這就需要對原有算法重新設(shè)計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程步驟來適應(yīng)GPU的體系結(jié)構(gòu)。如何優(yōu)化現(xiàn)有的陰影生成算法并使之利用GPU通用計算能力獲得效率上的提高依然是個問題。針對此問題本文提出了基于線性映射思

2、想的改進(jìn)陰影圖生成算法，主要工作內(nèi)容如下：
　　 首先本文基于線性陰影映射的思想提出了一種改進(jìn)的陰影圖生成算法。該算法通過分析原始陰影圖生成算法中陰影測試原理提出了陰影測試函數(shù)的概念。原始陰影測試函數(shù)是離散函數(shù)，導(dǎo)致生成的陰影邊緣僵硬。本文提出用連續(xù)函數(shù)來模擬離散函數(shù)的方法，可實現(xiàn)平滑邊緣的軟陰影效果，同時可直接對生成的陰影圖進(jìn)行濾波計算，為GPU并行處理提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。其次本文實現(xiàn)了一種GPU并行處理陰影圖方法。該方法將改進(jìn)后

3、的陰影圖生成算法生成的陰影圖進(jìn)行分割，利用GPU的并行計算框架對陰影貼圖并行濾波，并實現(xiàn)了利用濾波后的陰影圖生成陰影的方法。此方法可消除鋸齒效應(yīng)，同時實現(xiàn)軟陰影效果。最后，本文通過實驗對文中提出的方法從實時性、視覺效果、健壯性等方面進(jìn)行了全面的比較和討論。實驗結(jié)果表明本文的算法在渲染速度、場景適應(yīng)性及視覺效果上均令人滿意。本文提出的方法與利用CPU計算濾波的方法相比提高了渲染速度50％以上。此外，本文在環(huán)境光以及復(fù)雜光源的處理上提出了進(jìn)